Search

Проаналізовано різні аспекти геометричного моделювання технічних об'єктів і процесів формування ненаповнених і наповнених полімерних композитів. Детально розглянуто питання моделювання структури і властивостей дисперснонаполненних реактопластів, а також проектування конструктивно-технологічних параметрів технічних засобів для формування термопластичних і реактопластичних полімерних композитів. Various aspects of geometric modeling of technical objects and processes of molding of unfilled and filled polymer composites are analyzed. The problems of modeling the structure and properties of disperse-filled thermosetting plastics, as well as the design of structural and technological parameters of technical means for forming of thermoplastic and reactoplastic polymer composites, are considered in detail. Проанализированы различные аспекты геометрического моделирования технических объектов и процессов формования ненаполненных и наполненных полимерных композитов. Детально рассмотрены вопросы моделирования структуры и свойств дисперснонаполненных реактопластов, а также проектирования конструктивно-технологических параметров технических средств для формования полимерных композитов.

Приведены результаты исследований по получению пастообразных высоконаполненных композиций и оценке их реологических свойств с использованием ротационного вискозиметра «Реотест-2» на системе конус плоскость. В состав композиций вводили олигомерный каучук СКД-ГТР в качестве связующего, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и дисперсный наполнитель. Выполнена оценка седиментационной стойкости композиций и их текучести в интервале напряжений сдвига 1–30 кПа и температур от 30 до 50°С. По результатам оценки влияния концентрационной зависимости ПАВ на показатель вязкости показано, что целесообразно его введение в пастообразную композицию на уровне 0.5 мас. %. Для рассмотренного в работе малополярного олигомерного диенового каучука более эффективное снижение вязкости пастообразной композиции обеспечивают полипропиленгликоли, особенно в среднем интервале напряжений сдвига, который в основном может быть использован на практике. Незначительно уступают им титанорганические производные олигомерных полиоксипропиленгликолей. Наибольший эффект снижения вязкости для композиций достигнут при использовании олигомерного ППГ с молекулярной массой 480, в данном случае вязкость композиции находится на уровне 10 Па ⋅ с для весьма широкого интервала напряжений сдвига., Наведено результати досліджень щодо одержання пастоподібних високонаповнених композицій і оцінки їх реологічних властивостей із використанням ротаційного віскозиметра «Реотест» на системі конус – площина. До складу композицій уводили олігомерний каучук СКД-ГТР як зв’язувальну поверхнево-активну речовину (ПАР) і дисперсний наповнювач. Виконано оцінку седиментаційної стійкості композицій і їх текучості в інтервалі напруг зсуву 1– 30 кПа й температур від 30 до 50°С. За результатами оцінки впливу концентраційної залежності ПАР на показник в’язкості показане, що доцільно його введення в пастоподібну композицію на рівні 0.5 мас.%. Для розглянутого в роботі малополярного олігомерного діенового каучуку більш ефективне зниження в’язкості пастоподібної композиції забезпечують поліпропіленгліколі, особливо в середньому інтервалі напруг зсуву, який в основному може бути використаний на практиці. Незначно уступають їм титанорганічні похідні олігомерних поліоксипропіленгліколей. Найбільший ефект зниження в’язкості для композицій досягнут при використанні олігомерного поліпропіленгліколю із молекулярною масою 480, у цьому випадку в’язкість композиції перебуває на рівні 10 Па ⋅ с для досить широкого інтервалу напруг зсуву., Results of researches on reception of pastelike high-filled compositions and estimation of their rheological properties with use cone – plate rheometer are presented. Liquid diene rubber with end hydroxyl groups (as binding), surfaceactive substance (PEAHENS) and disperse filler are entered into structure of compositions. The estimation of sedimentation firmness of compositions and their fluidity in the range of pressure of shift 1 – 30 кPа and temperatures from 30 to 50°С is executed. By results of an estimation of influence of concentration dependence of PEAHENS on a viscosity indicator it is shown that its introduction in a pastelike composition at level 0.5 mas. % is expedient. For considered in work low polar liquid diene rubber more effective decrease in viscosity of a pastelike composition provide polyoxypropylene, especially on the average an interval of pressure of shift which basically can be used in practice. Slightly concede them titanorganic derivatives of oligomer polyoxypropylene. The greatest effect of decrease in viscosity for compositions will reach at use oligomer polyoxypropylene with molecular weight 480, in this case viscosity of a composition is at level of 10 Pa ⋅ s for rather wide interval of pressure of shift.

Рассмотрена проблема повышения точности расчетного определения деформационно-прочностных характеристик деталей машин и элементов конструкций на основе полимерных композитов. Показано применение двухуровневого метода расчета на прочность для выбора оптимального содержания дисперсного наполнителя при изготовлении композитных зубчатых колес. Установлено оптимальное значение объемного содержания наполнителя, обеспечивающее требуемую прочность при заданной геометрии и нагрузочном режиме зубчатой передачи. The problem of accuracy improvement of machine part and elements of structures stress-strain design based on polymer composites has been considered. For optimization of disperse filler content in composite gear, two-level method of strength calculation has been used. Optimal filler content providing required gear strength at preset geometry and loading conditions has been calculated.

С использованием четырехфазной модели структуры дисперсно-наполненного композита, содержащего межфазный слой, получена расчетная оценка его предела текучести. Разработанная расчетная методика позволяет при произвольном виде нагружения найти распределение напряжений во включении, межфазном слое и приграничном объеме матрицы. В качестве критерия текучести композита выбрано условие достижения усредненным значением интенсивности тензора напряжений предела текучести материала матрицы. Усреднение производится по площади границы раздела матрицы с межфазным слоем включения. На основе разработанной методики получены расчетные зависимости относительного предела текучести наполненного композита от объемной доли наполнителя и среднего радиуса включений, которые качественно соответствуют известным из литературы экспериментальным данным.

Предложен метод определения эффективных упругих характеристик дисперсно-армированного композита, основанный на полидисперсной модели структуры материала и процедуре «пошагового» наполнения. Проведено сопоставление результатов расчета предложенным методом с оценками, полученными на основе известных альтернативных методик. Предложенная модификация трехфазной модели, учитывающая деформируемость наполнителя и межфазного слоя, позволяет описать упругое деформирование полимерного композита, наполненного наноразмерными частицами. Получены расчетные зависимости и установлены закономерности изменения модуля Юнга композита от среднего радиуса частиц наполнителя при варьировании упругих характеристик межфазного слоя., In the work, a method is proposed for determination of effective elastic characteristics of a particle-reinforced composite. The method is based on a polydisperse model of the material structure and stepwise filling. The results of calculation by the proposed method are compared with estimates obtained by known alternative methods. The proposed modification of the three-phase model takes into account the deformability of a filler and interphase layer and allows describing elastic deformation of a polymer composite filled with nanosized particles. Dependences of elastic characteristics are calculated and mechanisms of variations in Young's modulus of the composite depending on the average radius of filler particles and elastic characteristics of the interphase layer are determined